* 本文信息來源:整理自風能專委會CWEA、觀滄海、中國海油等
導讀
隨著近海風電資源利用趨于飽和,全球風電開發的腳步正邁向資源豐富的深遠海。漂浮式海上風電潛力巨大,技術逐步走向成熟,并已在多個國家和地區開展探索。與傳統固定于近海海床上的風電機組相比,漂浮式機組在深遠海部署,可在獲取深遠海域穩定優質風電資源的同時,不影響近岸漁業及其他相關產業活動。
挪威Hywind demo項目
2009年,挪威國家石油公司率先開展了世界上第一臺全尺寸的海上浮式風機樣機實測項目——Hywind Demo。該項目采用了立柱式海上浮式風機Hywind,部署地點距離挪威西南海岸線10公里處,單機發電功率為2.3MW,作業水深達200m,樣機基礎下部結構直徑8.3m,吃水100m,輪轂高度65m,槳葉直徑85m,總排水量5300t。兩年的運行測試服役期間樣機經受住了40m/s風速和19m最大波高的考驗,至今發電量已超40GWh,總投資約為4億挪威克朗。
葡萄牙Wind Float Atlantic項目
2020年1月3日,EDP及其合作伙伴宣布,葡萄牙25MW Wind Float Atlantic(WFA)項目的第一臺風機在電纜成功連接了風力發電場和葡萄牙維亞納堡城的變電站之后,已成功開始并網發電。WFA項目由Windplus財團開發,該財團包括葡萄牙公用事業公司EDP、法國能源巨頭Engie、西班牙石油巨頭Repsol和美國浮動風電基礎專家Principle Power。全面投入運營后,WFA項目預計每年將生產滿足6萬名用戶使用的電力。
該漂浮式風電場位于距葡萄牙維亞納堡20公里處,由三臺MHI Vestas V164-8.4 MW海上風力發電機組成,安裝在Principle Power的半潛式WindFloat基礎上。三個WindFloat Atlantic基礎用鏈條錨固到海底,每個基礎的高度為30m,柱距為50m。
△WFA漂浮式風機基礎(3D交互效果)
法國Floatgen項目
Floatgen是一個單機容量2MW的全尺寸漂浮式樣機,配備了全球首個用于漂浮式海上風電的混凝土浮體。自2018年以來,它部署在法國西海岸布列塔尼亞Le Croisic海域附近,水深33米。可為約3000戶家庭提供電力。該臺機組采用Vestas的V80 2.0MW機組;基礎吃水淺,垂向特征尺寸小,對港口、航道和風電場環境水深的適應性強,登船便捷,基礎平臺上作業空間較大,設施維護容易。運營以來,樣機表現優異,2019年共發電6GW·h,下半年的可利用率達94.6%,期間經受住11.7m波高海況的考驗。
Hywind Tampen項目
Hywind Tampen是Equinor建造世界的首個為海洋石油和天然氣平臺提供動力的海上風電場項目,將為位于挪威北海的Snorre A和B以及Gullfaks A,B和C五座石油平臺供電,可滿足五座石油平臺35%的電力需求。每年可使油田減少二氧化碳排放量20萬噸以上,相當于10萬輛私家車的年排放量。Snorre和Gullfaks油氣田提供電力。同時,該項目也是世界上第一個為海上石油和天然氣平臺提供動力的漂浮式海上風電場。
該漂浮式海上風電場由11臺Siemens Gamesa SG 8.0-167 DD風電機組組成(升級至8.6MW風電機組),葉輪直徑167m,葉片長81.5m,掃風面積為21,900m。出口系統和平臺上的產能尚未相應升級,但由于正常運行時間增加,增加的產能可能有助于增加年度總產量。已完成設施的運營經驗也有助于通過提高利用率來提高生產能力。
“海油觀瀾號”
“海油觀瀾號”是我國首座水深超百米,離岸距離超百公里的“雙百”深遠海浮式風電項目,也是全球首座“雙百”半潛式深遠海浮式風電平臺。“海油觀瀾號”服役于距海南文昌136公里的海域,裝機容量7.25兆瓦,由9根錨鏈系泊固定在水深120米的海域。其產生的綠色電力,通過1條5公里長動態海纜接入海上油田群電網。投產后,年均發電量將達2200萬千瓦時,全部用于油田群生產用電,每年可節約燃料近1000萬立方米天然氣,減少二氧化碳排放2.2萬噸。
“扶搖號”
“扶搖號”由中國船舶集團海裝風電股份有限公司(以下簡稱中船海裝)牽頭研制,是按照深遠海進行設計、工程實施及測試驗證的浮式風電裝備,為我國自主研發的深遠海漂浮式海上風電裝備。它的誕生填補了我國水深65米以上深遠海域漂浮式風電裝備研制及應用空白。
“扶搖號”機組輪轂中心高度96米,風輪直徑152米,葉片長度74米。作為國內最大的漂浮式風電裝備,搭載風力發電機組后,“扶搖號”浮體和機組總重量超過5000噸,排水量超過15000噸。由風電機組、電壓源模式變流器、后備儲能電源和智能微電網控制單元共同構成的自維持式智能微電網,不僅為“扶搖號”提供了更好的抗臺風安全性,還能獲得更加充足的運動載荷和姿態控制數據,為“扶搖號”并網運行提供支撐。
“三峽引領號”
2021年7月,由中國三峽新能源(集團)股份有限公司投資建設的我國首個漂浮式海上風電平臺,搭載全球首臺抗臺風型漂浮式海上風電機組,組成“三峽引領號”,在廣東陽江海上風電場順利安裝。此臺漂浮式海上風電機組及平臺位于南海海域,單機容量5.5兆瓦,由三峽能源牽頭,聯合三峽集團上海勘測設計研究院等科研機構以及國內風機廠商自主研發,對促進我國海上風電高端裝備制造升級、挖潛深遠海風能資源具有積極意義。
“三峽引領號”輪轂中心距海平面約107米,相當于近37層居民樓的高度;葉輪直徑158米,相當于3架波音747并排的寬度;風輪掃風面積相當于3個標準化足球場。基礎平臺和風電機組根據50年一遇的極端風浪流工況設計,漂浮平臺排水量約1.3萬噸,與一艘萬噸級巨輪的排水量相當。為此,安裝團隊不斷優化施工工藝,在國內首創可定位至0.01米的高精度吸力錨,攻克復雜海況下大容量風機的一體化拖航,以及風機+平臺一體化就位等技術。
該項目每年可以輸送出4000萬千瓦時清潔電能,可滿足11000個三口之家一年的家庭正常用電,預計每年可減少二氧化碳排放約20000噸。
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